package com.zs.letcode.hash_table;

import java.util.*;

/**
 * 前 K 个高频元素
 * 给你一个整数数组 nums 和一个整数 k ，请你返回其中出现频率前 k 高的元素。你可以按 任意顺序 返回答案。
 * <p>
 * <p>
 * 示例 1:
 * <p>
 * 输入: nums = [1,1,1,2,2,3], k = 2
 * 输出: [1,2]
 * 示例 2:
 * <p>
 * 输入: nums = [1], k = 1
 * 输出: [1]
 * <p>
 * <p>
 * 提示：
 * <p>
 * 1 <= nums.length <= 105
 * k 的取值范围是 [1, 数组中不相同的元素的个数]
 * 题目数据保证答案唯一，换句话说，数组中前 k 个高频元素的集合是唯一的
 * <p>
 * <p>
 * 进阶：你所设计算法的时间复杂度 必须 优于 O(n log n) ，其中 n是数组大小。
 * <p>
 * 相关标签
 * 数组
 * 哈希表
 * 分治
 * 桶排序
 * 计数
 * 快速选择
 * 排序
 * 堆（优先队列）
 * <p>
 * 作者：力扣 (LeetCode)
 * 链接：https://leetcode-cn.com/leetbook/read/hash-table/xxwb2v/
 * 来源：力扣（LeetCode）
 * 著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。
 *
 * @author madison
 * @description
 * @date 2021/7/4 12:04
 */
public class Chapter19 {
    public static void main(String[] args) {
        Solution solution = new Solution();
        System.out.println(solution.topKFrequent(new int[]{1, 1, 1, 2, 2, 3}, 2));
    }

    private static class Solution {
        /**
         * 方法一：堆
         */
        public int[] topKFrequent(int[] nums, int k) {
            Map<Integer, Integer> occurrence = new HashMap<>();
            for (int num : nums) {
                occurrence.put(num, occurrence.getOrDefault(num, 0) + 1);
            }
            // int[] 的第一个元素代表数组的值，第二个元素代表了该值出现的次数
            PriorityQueue<int[]> queue = new PriorityQueue<>(Comparator.comparingInt(o -> o[1]));
            for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : occurrence.entrySet()) {
                int num = entry.getKey(), count = entry.getValue();
                if (queue.size() == k) {
                    if (queue.peek()[1] < count) {
                        queue.poll();
                        queue.offer(new int[]{num, count});
                    }
                } else {
                    queue.offer(new int[]{num, count});
                }
            }
            int[] ret = new int[k];
            for (int i = 0; i < k; i++) {
                ret[i] = queue.poll()[0];
            }
            return ret;
        }

        /**
         * 方法二：基于快速排序
         */
        public int[] topKFrequent1(int[] nums, int k) {
            Map<Integer, Integer> occurrences = new HashMap<>();
            for (int num : nums) {
                occurrences.put(num, occurrences.getOrDefault(num, 0) + 1);
            }
            List<int[]> values = new ArrayList<>();
            for (Map.Entry<Integer, Integer> entry : occurrences.entrySet()) {
                int num = entry.getKey(), count = entry.getValue();
                values.add(new int[]{num, count});
            }
            int[] ret = new int[k];
            qsort(values, 0, values.size() - 1, ret, 0, k);
            return ret;
        }

        private void qsort(List<int[]> values, int start, int end, int[] ret, int retIndex, int k) {
            int picked = (int) (Math.random() * (end - start + 1)) + start;
            Collections.swap(values, picked, start);
            int pivot = values.get(start)[1];
            int index = start;
            for (int i = start + 1; i <= end; i++) {
                if (values.get(i)[1] >= pivot) {
                    Collections.swap(values, index + 1, i);
                    index++;
                }
            }
            Collections.swap(values, start, index);
            if (k <= index - start) {
                qsort(values, start, index - 1, ret, retIndex, k);
            } else {
                for (int i = start; i <= index; i++) {
                    ret[retIndex++] = values.get(i)[0];
                }
                if (k > index - start + 1) {
                    qsort(values, index + 1, end, ret, retIndex, k - (index - start + 1));
                }
            }
        }
    }
}
